Белки-спасатели находят и исправляют мутации ДНК, связанные с раком

Белки внутри бактериальных клеток демонстрируют поведение по типу «поиска и спасения», чтобы выявлять неспаренные участки ДНК и исправлять их, предотвращая опасные мутации, связанные с некоторыми видами рака. Это показало исследование Мичиганского университета.

Было давно известно, что белок MutS может идентифицировать и исправлять ошибки спаривания (мисматчи) в ДНК клеток, но до сих пор оставалось неясным, как он обнаруживает такие редкие события.

MutS — первый белок, участвующий в репарации ошибочно спаренных оснований ДНК. Он отвечает за обнаружение редких ошибок, которые могут предрасполагать людей к определённым типам рака, наследственному состоянию, известному как синдром Линча. Если система репарации нарушена, частота мутаций возрастает в 100–1000 раз. Многие люди с синдромом Линча имеют мутацию в пути репарации белка MutS и более подвержены раку толстой кишки, желудка, яичников и тонкой кишки.

Основная проблема заключалась в том, как MutS находит свою редкую мишень среди тысяч правильных пар. У людей неспаренные основания возникают только один раз на каждые 30–60 миллионов правильно спаренных оснований.

Исследователи изучили MutS у бактерий, и вероятно, что белок работает аналогичным образом и у людей. Чтобы увидеть белок, учёные присоединили к MutS флуоресцентную метку и активировали свечение лазером. Это позволило отслеживать отдельные молекулы, движущиеся в живой клетке.

Было обнаружено, что MutS быстро перемещается, чтобы «просканировать» всю нуклеоидную область, а затем значительно замедляется, достигая места репликации ДНК. Именно на этом сайте репликации MutS идентифицирует и исправляет ошибки.

Наша работа показывает, что быстро движущаяся популяция [белков] ищет не сами ошибки, а место репликации. Оказавшись там, она замедляется и ищет ошибки по мере синтеза ДНК.

Неспаренное основание вызывает изгиб ДНК в репликационной вилке, где синтезируется новая цепь. MutS позиционируется у этой вилки, готовый «поймать» любые ошибки. Такое позиционирование, вероятно, также помогает MutS определить, какая цепь является исходной (правильной), а какая — вновь синтезированной (ошибочной).